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「科普」碳制刹车:超轻材料造就F1强大的制动性能
赛那格瑞维亚专营梁氏车改
车家号·0浏览·2025-12-01 00:07 · 北京

当一群汽车迷聚在一起探讨性能时,他们通常聚焦于赛车的加速性能,却往往忽视了刹车性能的重要性。

从绝对的角度来看,F1赛车的加速能力确实令人惊叹,但与某些超跑相比,其优势并不显著。如今,许多超跑的推重比已经接近F1赛车,而加速性能往往取决于轮胎的抓地力。

然而,在制动方面,情况截然不同。以 布加迪威龙(参数|询价)为例,这款公路车中的佼佼者,在全力制动时能达到1.3g的刹车力度,平均每秒减速约每秒减速约22英里(约合每小时减速约35公里)。相比之下,F1赛车在全力制动时,制动峰值高达惊人的约5g,意味着它能在十分之一秒内实现同样的减速效果。刹车性能的差异由此可见一斑。

F1赛车的卓越性能,得益于其独特的刹车系统与赛车的空气动力学设计所产生的巨大下压力。然而,赛车的下压力并非一成不变,它会随着车速的降低而减小。

尽管F1赛车能够实现高达5g的峰值刹车力度,但在比赛中,车手的平均刹车力度大约在3g左右,这依然是一个令人惊叹的数字。

如果我们回顾全年赛事,在新加坡站的7号弯的刹车点堪称经典。以2022赛季为例,法拉利车队的查尔斯·勒克莱尔在排位赛中,以近290公里/小时的速度驶向7号弯,随即全力刹车,瞬间在刹车踏板上施加约1600牛的力(相当于约360磅)。两秒后,他松开刹车,以约120公里/小时的速度顺利通过弯道,整个刹车过程覆盖的距离不到百米。

这种刹车力度与操控技巧,就如同在距离环岛不足百米、时速约70公里的情况下全力制动并试图过弯一样,令人惊叹不已。(这样的场景想想都惊心动魄,切勿轻信尝试。)

由于没有ABS(防锁死制动系统)在F1赛车上,车手需根据赛道上的不同弯角精准调整刹车压力。初次刹车时,随着速度与下压力的降低,刹车力度需逐步减小,此技能对于车手而言极为关键,失误可能导致车轮锁死并损害轮胎。

更复杂的挑战在于,刹车盘与刹车片在初始阶段温度较低,而随着连续刹车,其温度将急剧上升。当车手踩下刹车踏板时,刹车盘温度可达约400度;松开踏板后,温度更是会飙升到近1200度,相当于熔岩的温度。

评估一辆赛车的刹车性能时,主要关注两个方面:初始摩擦与全程一致性。初始摩擦指的是刹车盘尚未达到工作温度时的制动效果,而全程一致性则要求赛车在整个制动过程中保持稳定的制动性能。

为确保在一场比赛中维持这种一致性,F1赛车采用了军用飞机或先进客机上的制动材料,与民用车辆使用的材料截然不同。民用车辆通常使用铸铁刹车盘和有机配方刹车片,而F1赛车的刹车系统和材料则更为先进。

F1赛车的刹车系统主要使用碳材料,这种碳不同于我们常见的碳纤维。它的特点是轻(仅为标准材料的一半)且在高温下摩擦系数更高(峰值约为0.6,传统材料为0.3左右)。

制造适合F1的碳制刹车是一个复杂且耗时的过程,这也导致了其成本高昂。一套完整的刹车盘和刹车片成本约为15000英镑,而车队在一整个赛季可能需要更换超过50套。此外,刹车卡钳的制造成本也接近这一数额。

碳制刹车的磨损很快,且其性能在高温下才能充分发挥。传统的刹车磨损主要来源于刹车片和刹车盘的摩擦,而碳制刹车在高温下还需经历氧化过程。这意味着当F1赛车达到最佳制动性能时,也在通过氧化过程失去质量。

赛车的散热管设计用于在直道时降低刹车温度,但这一过程中的空气含有大量氧气,会加速氧化过程。尽管在2022赛季规则变更后影响有所减少,但这一因素在赛车性能中仍占有一席之地。虽然不如引擎那样引人关注,但F1的刹车系统对于赛车的圈速表现同样至关重要。

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